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Godot-Rust 게임 아키텍처

이 글은 The godot-rust Book 의 Game architecture 에 나온 내용을 다시 정리한 내용이다.

godot-rust는 사용자에게 많은 자유를 주고 있기 때문에 어떤 패턴을 강요하지 않는다. GDScript나 Rust를 얼마나 많이 사용할 지는 순전히 사용자에게 달려 있다.

GDScript와 Rust 의 장단점 비교

  • GDScrip
    • 장점: 고도 에디터와 잘 통합되어 있어 빠른 프로토타이핑이 가능하다.
    • 단점: 타입 시스템이 제한적이고 리펙터링은 수동으로 해야 한다. 종속성 관리가 없다.
  • Rust
    • 장점: 성숙한 도구와 에코시스템에 기반한 타입 안정성, 성능, 확정성에 중점을 두고 있다.
    • 단점: 언어가 좀 더 복잡하고 제약이 강하며, Godot과 연관된 부분은 장황해 지는 경향이 있다.
즉, GDScript는 Godot엔진과 잘 통합되어 있고 쉽고 빠른 코드작성이 가능한 반면, 타입 안정성 부족으로 인해 코드의 규모가 커진 경우 안정적인 관리가 어렵고 속도가 느린 단점이 있다.

다음은 Godot 엔진에 Rust를 사용하는 방법들에 대한 몇가지 예시들 이다.

Godot game + Rust module

이구조는 대부분의 게임은 Godot engine과 GDScript로 만들고 일부 모둘만 Rust를 사용해 개발 하는 방법이다.

Rust로 개발할 만한 부분을 예로 들면 다음과 같은 경우를 들 수 있다.

  • GDScript가 충분히 빠르지 않은데, 해당 코드가 성능에 민감한 경우.
  • pathfinding, AI, 물리 관련과 같은 Rust기반 라이브러리를 사용하고 싶은 경우.
  • GDScript로는 관리하기 어려운 매우 복잡한 코드블럭이 있는 경우.
이런 경우들에서는 딱 원하는 만큼만 Rust를 이용해 작성할 수 있다. godot-rust 는 필요한 만큼만 GDScript에 노출되도록 할 수 있다. Rust 코드에서 Godot 코드를 호출하는 경우는 없는 경우다.

이런 경우 장단 점은 다음과 같다.

장점
  • Godot 코드가 이미 있는 경우, 시작하기 쉽다. 
  • Godot에서 제공하는 도구들과 scene graph를 완전히 이용할 수 있다. 
  • Godot의 실행과 별도로 Rust 기능을 독립적으로 테스트 해 볼 수 있다.
단점
  • 대부분의 게임 로직이 GDScript로 작성되어서 Rust 언어적 특징에서 오는 잇점(타입 안정성과 리펙터링등)을 이용할 수 있다.
  • 게임 로직은 Godot의 scene graph 모델에 맞춰져야 하고 구조적인 변경은 한계가 있다.

Godot scent tree + native scripts

Godot 엔진에서 강제하는 scene tree 구조를 사용하면서 GDScript의 역할을 Rust로 대체 하는 방법.

이런 구조의 경우 장단점은 다음과 같다.

장점
  • Rust로 로직을 작성하지만 Godot의 scene 그래프를 완전히 이용할 수 있다.
  • GDScript의 기존 코드와 개념이 쉽게 계승된다.
단점
  • 구조적 자유도가 Godot의 scene 트리 모델에 의해 제약되어서 적다.
  • godot-rust가 전체 코드에 걸쳐 사용됨에 따라, 게임 로직이 Godot에 밀접하게 엮이게 된다. 테스트 및 기능 분리는 어렵게 되고 Godot과 godot-rust의 버젼 변경에 종속적이게 된다.

Rust game + Godot I/O layer

대부분의 게임은 Rust로 작성되고, 엔진은 input/output 핸들링을 위해서만 사용하는 방법.

전형적인 작업흐름은 다음과 같다.

  • Input: 사용자의 입력과 이벤트(키 눌림, 네트워크 패킷 도착, 타이머, 등)를 수집하기 위해 Godot 엔진을 사용한다.
  • Processing: 수집된 입력은 Rust로 보내진다. 컨트롤러는 게임 시뮬레이션을 진행하고 결과를 만들어 낸다.
  • Output: 이런 결과들은 Godot으로 다시 보내져서 scene에 영향을 준다. (노드의 위치, 에니메이션, 사운드 이펙트 등.)
장점
  • Rust game 로직을 구성하는데 완전히 자유롭다. 자신만의 계층구조를 가질 수 있다.
  • 순수하게 Rust에서 동작하기 때문에, 동작 시뮬레이션을 하는데 Godot이 필요 없게 되서 이런 것 들을 가능하게 해 준다.
    • Rust-only 서버
    • Rust-only unit 및 integration 테스트
    • Different/simplified visualization 백엔드
단점
  • 사전에 Rust 구조를 안전하게 하는 것이 반드시 필요하다.
  • Godot scene 트리와 Rust 구성요소가 같이 동작하는 것을 일일히 조정해야 한다. 이 작업은 대게의 경우 Rust에서 상태의 중복을 위미한다.
이렇게 Rust를 Godot엔진과 사용하는 세가지 방법에 대해 살펴 봤는데, 내 감상은 이렇다. 

첫번째 경우는 이미 GDScript로 작성된 게임이 있는경우 매우 유용한 것 같다. 게임에서 일부 독립적으로 동작하는 부분이 있는 경우, 해당 부분만 Rust로 다시 개발해서 교체 한다면 속도나 안정성면에서 좋은 업그레이드가 될 수 있을 것 같다. 

두번째 방법은 Rust를 사용해 새로 게임을 개발하는 경우 좋은 선택일 듯 하다. 이미 작성된 GDScript가 없는 상태 이므로 굳이 GDScript와 Rust를 번갈아 가면서 개발 하기 보다는, 스크립팅 언어를 한가지로 통일하는 것도 좋을 것 같다. 

세번째 경우는 Godot Engine을 사용하는 의미가 거의 없어 보인다. 게임 엔진을 사용한다는 것은 개발자는 로직에 집중하고 나머지 부분은 엔진에 맡기겠다는 의미인데, 이렇게 하면 이미 게임엔진에서 제공되는 많은 부분을 다시 작성해야 해서 비효율적으로 보인다.

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